基於Golang的IP地址資訊查詢服務

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工作中經常會有通過IP匹配使用者資訊的需求，如確定使用者所在的地區（國家/省份/城市）、電訊廠商、時區、經緯度等等。前一陣有個Golang開發的項目也有這樣的需求，於是簡單實現了一個包，最近忙裡偷閒又包了一個支援HTTP和GRPC方式調用的服務，並開源在GitHub上了。本文主要介紹IP地址資訊查詢的實現細節和使用方式。

首先交代一下GitHub地址：

• IpQuery Golang Package：https://github.com/tabalt/ipquery
• IP地址資訊查詢服務：https://github.com/tabalt/ipqueryd

歡迎大家在項目中使用（已通過N億日PV服務的考驗），有任何問題或建議，請提交Issue反饋或Fork到自己名下修改後提交Pull Request。

IP資料檔案

IP資料檔案存放IP位址區段和資料資訊的映射關係，是IP地址資訊查詢中最重要的部分，格式上要求可擴充，資料上則需要準確甚至精確。真正意義上完美的IP資料檔案是不存在的，而要想讓資料檔案保持可用，需要定期對資料檔案做維護更新。

資料格式

IP資料檔案通常是純文字形式的，映射關係按行存放，每行的各項之間用”\t”分隔，前面兩列是IP段的起始和結束點轉換成無符號32位整型的值（只考慮IPV4），後面的部分則是各項資訊，可根據實際需要擴充；各行之間要求是按IP段從小到大升序排列的。樣本格式如下：

10332241921033228287北京北京朝陽聯通10332282881033232383北京北京海澱聯通10332323841033233407北京北京昌平聯通

資料來源

IP資訊資料主要有3個來源：

• 具有一定規模的公司大都會自己維護一份IP庫，如果你在這些公司工作，可以直接使用
• 網路上有一些免費的IP庫（如純真IP庫）
• 購買商業的IP庫（如IPIP.NET）

此外也能通過一定的技術或人工手段自行擷取維護IP資訊資料庫，但是成本會非常高。

IP地址資訊查詢的原理

有了資料檔案，要實現資訊查詢並不難，簡單方式是直接將資料檔案載入到記憶體數組中，尋找時將IP地址轉換成無符號32位整型，然後用二分尋找法尋找整型所在的區間，找到後則返回對應的資料，沒找到則返回失敗。Golang中核心代碼如下：

將IP地址字串轉成無符號32位整型：

func ip2Long(ip string) uint32 {var long uint32binary.Read(bytes.NewBuffer(net.ParseIP(ip).To4()), binary.BigEndian, &long)return long}

主要結構體：

type IpRange struct {Begin uint32End   uint32Data  []byte}type IpData []*IpRange

二分尋找：

func (id *IpData) getIpRange(ip string) (*IpRange, error) {var low, high int = 0, (id.Length() - 1)ipdt := *idil := ip2Long(ip)if il <= 0 {return nil, ErrorIpRangeNotFound}for low <= high {var middle int = (high-low)/2 + lowir := ipdt[middle]if il >= ir.Begin && il <= ir.End {return ir, nil} else if il < ir.Begin {high = middle - 1} else {low = middle + 1}}return nil, ErrorIpRangeNotFound}

Golang ipquery包介紹

ipquery包的用法

ipquery包（https://github.com/tabalt/ipquery/）用起來很簡單，匯入包後通過ipquery.Load()方法初始化載入IP資料檔案，然後就可以使用ipquery.Find()方法來查詢IP地址對應的資訊了。範例程式碼如下：

package mainimport (    "fmt"    "github.com/tabalt/ipquery")func main() {    df := "testdata/test_10000.data"    err := ipquery.Load(df)    if err != nil {        fmt.Println(err)    }    ip := "61.149.208.1"    dt, err := ipquery.Find(ip)    if err != nil {        fmt.Println(err)    } else {        fmt.Println(ip, string(dt))    }}

如果你想在程式運行過程中安全地更新資料檔案，請使用ipquery.ReLoad()方法；ipquery.Length()則可以擷取到載入到記憶體的資料總條數。

上面介紹的方法其實都是為了方便使用而封裝的快捷方法，也可以直接使用ipquery.NewIpData()方法返回的IpData結構體獲得更大的靈活性。如給IpData結構體的Load或ReLoad方法傳入一個自訂的io.Reader可以從非文字檔的資料來源初始化ipquery包。

ipquery包的壓測結果

ipquery包提供了較完善的單元測試，複製代碼到GOPATH中後，進入$GOPATH/ipqeury目錄，執行go test相關命令即可執行測試代碼：

[tabalt@localhost ipquery] go test -v=== RUN   TestIpData_Load--- PASS: TestIpData_Load (0.01s)=== RUN   TestIpData_Find--- PASS: TestIpData_Find (0.01s)=== RUN   TestIpData_Parallel_Find--- PASS: TestIpData_Parallel_Find (0.01s)PASSok      ipquery 0.051s

從壓測結果上看ipquery包的效能是相當不錯的，在一台2核4G CentOS 6.2 Golang 1.7.1虛擬機器開發機上，初始化23M的資料檔案平均耗時500ms左右，執行尋找平均耗時0.012ms，具體資料如下：

[tabalt@localhost ipquery] go test -bench=.BenchmarkIpData_Load-2                 3         452223279 ns/op        97439626 B/op    1780052 allocs/opBenchmarkIpData_Find-2            100000             11472 ns/op            1118 B/op         21 allocs/opPASSok      ipquery 33.488s[tabalt@localhost ipquery] go test -bench=.BenchmarkIpData_Load-2                 3         500309108 ns/op        97439621 B/op    1780052 allocs/opBenchmarkIpData_Find-2            100000             11809 ns/op            1118 B/op         21 allocs/opPASSok      ipquery 33.498s[tabalt@localhost ipquery] go test -bench=.BenchmarkIpData_Load-2                 3         436756760 ns/op        97439621 B/op    1780052 allocs/opBenchmarkIpData_Find-2            100000             12574 ns/op            1118 B/op         21 allocs/opPASSok      ipquery 34.510s

IP地址資訊查詢服務介紹

如文章開頭所說，這個項目基於ipquery包提供HTTP和GRPC介面，名字也就很俗的取為ipqueryd。個人習慣項目級的Go代碼不放在全域的GOPATH裡，而是使用shell指令碼來動態修改GOPATH為項目目錄後執行go命令，因此可以使用如下步驟運行本項目：

[tabalt@localhost ~] git clone https://github.com/tabalt/ipqueryd.git ~/$NOT_YOUR_GOPATH/[tabalt@localhost ipqueryd] cd ~/$NOT_YOUR_GOPATH/ipqueryd[tabalt@localhost ipqueryd] ./ctrl.sh run

設定檔

項目中conf目錄下有個ipqueryd.json的設定檔，可以配置PID檔案、HTTP服務連接埠、GRPC服務連接埠、資料檔案路徑等內容，可以根據需求修改；服務連接埠可以只配其中一個也可以兩個都配上。

{    "pid_file": "./tmp/ipqueryd.pid",    "http_server_port": ":12101",    "grpc_server_port": ":12102",    "data_file": "./data/ip_data.txt"}

HTTP介面

HTTP介面支援返回JSON格式和JSONP格式的響應，下面使用命令列測試：

[tabalt@localhost ipqueryd] curl "http://127.0.0.1:12101/find?ip=1.1.8.1"{"data":["廣東省電信"]}[tabalt@localhost ipqueryd] curl "http://127.0.0.1:12101/find?ip=1.1.8.1&_callback=showip"showip({"data":["廣東省電信"]});

GRPC介面

GRPC介面需要使用以你熟悉的語言編寫用戶端，下面的代碼是Golang中的簡單使用：

package mainimport ("log""golang.org/x/net/context""google.golang.org/grpc""pb")func main() {conn, err := grpc.Dial("127.0.0.1:12102", grpc.WithInsecure())if err != nil {log.Fatalf("did not connect: %v", err)}defer conn.Close()iqc := pb.NewIpQueryClient(conn)ip := "1.1.8.1"r, err := iqc.Find(context.Background(), &pb.IpFindRequest{Ip: ip})if err != nil {log.Fatalf("could not find: %v", err)}log.Printf("ip data: %s", r.Data)}

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